CN1207207A - 热铬电池测试器 - Google Patents

Abstract

一种可集成到电池标签中的电池测试器装置。该电池测试器装置包括第一介电层、靠近第一介电层的导电层、与导电层热接触的温度敏感指示剂层以及靠近导电层的绝热体。绝热体包括第二介电层和与第二介电层相组合以增强第二介电层的结构强度的绝热材料。

Description

热铬电池测试器

本发明涉及用于测试电池电量的装置，尤其涉及可集成到电池标签中的电池测试器。

无论是频繁使用或很少使用的各种类型的电池都随着时间的推移而放电。相应地，在它们被使用时，为诸如闪光灯、玩具、收音机、音频盒式磁带播放装置、紧凑盘片播放装置和无数其他装置等电子设备提供能源的电池可能具有或可能不具有足够的电荷给这些设备供电。结果，已提出了各种装置使用户可以比较肯定地确定电池的能量值。

通常仍在使用的可能是最早的公知电池测试器包括特别设计的伏特计和安培计。虽然这些装置在经适当地校准和操作时非常准确，但它们使用起来很麻烦，必须仔细地保存，并且它们可能相当昂贵。

近来，已把电池测试器结合到电池包装容器中。这些测试器一般叫做热铬测试器，它们通常包括与温度感应彩色指示剂层热接触的导电层。在导电层的末端与电池的端子接触时，电子电流流过导电层并在其中产生热量。如果电池的电压超过预定的阈值，则如此产生的热量使指示剂层引起变色。这种测试器装置有些难于操作，因为用户必须精确地对准和保持测试器端子与电池端子的接触以得出可靠结果。此外，该测试器通常只能测试例如AA电池等单个尺寸的电池的情况。此外，虽然通常会把容积大且易被损坏的电池本身的包装放错地方或作为垃圾丢弃，但必须予以仔细保存。

近来，已把热铬测试器结合到包装电池的标签中。在第5,015,544号美国专利中发现了这种内置测试器的例子。这种测试器与附着于其的电池金属外壳直接接触。这样，对于测试器操作期间所产生的热量，电池可起到散热器的作用。如果对此热量不加以控制，则可能阻碍测试器和电池的功能。例如，为了实现足以使彩色指示剂层变色的阈值温度，必须在比所需时间更长的时间内操作测试器，从而过早地消耗电池的有用能量。此外，测试器对电池热损耗可引起测试器对电池强度产生不准确的读数，即测试器可能指示电池已用完而事实上电池仍是有用的。在这些情况下，用户可能相信测试器的错误读数而错误地丢弃好电池。

为了消除电池散热问题，第5,059,895、5,223,003、5,389,458、5,393,618、5,409,788和5,538,806号美国专利提出了在热铬电池测试器标签的导电层和电池外壳之间放置绝热装置。尤其是，此绝热装置可包括一层可拿去的纸、塑料条、泡沫塑料、发泡油墨、压印油墨、粘合剂、布和类似材料。这些绝热材料可以在导电层和电池外壳之间配置成基本上连续的层或限定一个或多个气囊的不连续排列。实际上，由于空气的热传导率极低，所以当布局中的绝热材料不连续时，合成的绝热装置即绝热材料和气隙的绝热特性优于没有气隙的连续绝热材料层。尤其是，在5,223,003号美国专利中揭示了热铬电池测试器的绝热装置，该装置包括泡沫塑料形成的限定气囊的固体衬垫。应理解此结构把气囊、塑料材料和包含在塑料材料中的空气的绝热效果结合了起来。

在固化时，泡沫塑料或油墨包括截留气体物质(通常是空气)的气泡的塑料或油墨材料基体。明显地，截留气体的容积与绝热材料的绝热特性之间有直接的关系：截留气体的容积越大，材料的绝热性越强，反之亦然。然而，在截留气体的容积与绝热材料的结构强度之间有相反的关系。即，当泡沫塑料中的“空心”或“空洞”空间增多时，则材料抵抗外部所加压缩力的能力降低，反之亦然。因此，截留气体的容积不能超过一阈值，否则将损害绝热结构承受与一般电池的制造装运、处理和使用有关的外力的能力。此外，此截留气体的阈值不足以对材料的绝热特性产生重大影响。

因此，热铬电池测试器需要薄绝热材料，该材料结合了最佳的绝热特性及高的结构强度，并对任何常规尺寸的电池都有效。

发明内容

本发明旨在新的绝热装置、安装有此绝热装置的热铬电池测试器装置、包括此测试器装置的电池标签、包括此电池标签的电池以及构成此绝热装置、热铬电池测试器装置、电池标签和电池的方法。

本发明的绝热装置最好包括至少一层柔性绝热介电基质材料，该材料内埋置了结构坚固的绝热材料。目前这些较佳的材料是可单独使用或与诸如纤维性或微粒性材料等其他绝热材料组合使用的多个微球。这些微球最好中空并密封了绝热物质，最好是诸如空气等气体物质。利用可通过本领域中公知的工艺而形成极小球体的玻璃或塑料等任何基本上为刚性的非热传导材料来制造微球本身。此外，利用球体形状固有的特殊的力分布和力传输特性，微球能很好地抵抗对电池来说常见的碰撞和其他机械震动。

为了得到最好的结果，本发明包含微球的绝热装置最好示出随机的或经构图的不连续排列。于是，在电池外壳和热铬电池测试器的导电层之间放置绝热装置时，在导电层和电池外壳之间形成一个或多个气囊。这样，实现了在结构上坚固并能抵抗碰撞的绝热装置，它结合形成微球的绝热材料以及埋入微球的基质材料，最恰当地利用了空气(包括气囊中的空气和密封在微球中的空气)的最佳绝热特性。

从而，依据本发明的绝热装置的较佳绝热特性可用于增强配置有测试器的热铬电池测试器的性能，并可减少此测试器所估计的电池的耗电。

尤其是，本绝热装置使用热传导率低的空气是相当有益的。结果，瞬时绝热装置有效地消除了电池对电池测试器导电层所产生的热能起到散热器作用的趋势。测试器导电层与电池外壳之间的这种有效热隔离使测试器能快速地提供可靠的电池强度读数。即，有利于把电池电流流过电池测试器的导电层时所产生的基本上所有的热能导向电池测试器的热铬材料，而且不被电池作无谓的耗散。继而，这个现象引起热敏热铬材料快速地达到足以使热铬材料产生可见变色的阈值温度。结果，用户可在大约一秒或更少的时间内获得可靠的电池电量读数。相反，本领域内所公知的同样构成的热铬电池测试器可能要花费几秒来实现有意义的读数，尤其是在电池的功率值较低的情况下。

此外，由于结合本发明的绝热装置更有效地利用了电池测试器的导电层所产生的热量，并且由于测试所需的时间更少，所以在测试过程中从电池耗用较少的电流。因此，使用安装了本发明的绝热装置的热铬电池测试器标签减少了电池能源的耗用，延长了电池的使用寿命。

此外，利用其较低的热传导率，瞬时绝热装置配用的导电层，其电阻比目前在热铬电池测试器标签中所使用的导电层的电阻更大。此外，本发明的绝热装置可允许减少由常规材料形成的导电层所需的材料量。在任一种情况下，都可进一步减少进行可靠电池测试所需的时间。再者，可相应地减少安装有本绝热装置的测试器的材料和制造成本。

在对实行本发明的较佳实施例和较佳方法进行描述时，将使本发明的其他细节、目的和优点变得明显起来。

附图概述

从以下只通过举例而对附图所示的较佳实施例所进行的描述中，将使本发明变得更明显地起来，球状：

图1A是依据本发明的电池测试器装置第一较佳实施例的俯视平面图；

图1B是安装到标签(附加在电池上)中的图1A所示电池测试器装置的透视图；

图2A是依据本发明的电池测试器装置的另一个较佳实施例的俯视平面图；

图2B是安装到标签(附加在电池上)中的图2A所示电池测试器装置的透视图；

图3A和3B是附加在电池上的依据图1A和1B的电池测试器开关部分的放大剖面图，它们分别示出不激励和激励状态下测试器装置的开关；

图3C是依据本发明配置的热铬电池测试器装置主要层的分解图；

图4是依据本发明构成的绝热装置的俯视平面图；

图5是置于电池标签(附加在电池上)中的图4所示绝热装置的放大剖面图，它们组合也形成本发明的一部分；

图5A是围绕在图5的箭头5A中的本发明绝热体的进一步放大剖面图；以及

图6是用于装配依据本发明的热铬电池测试器装置的设备和方法的示意图。

本发明的较佳实施方式

参考附图，在图中相同的标号字符表示相同或相应的部分，在图1A中示出依据本发明第一较佳实施例的电池测试器装置，该装置一般由标号10来表示。测试器装置10包括指示装置，该指示装置最好构成与导电材料层14的一部分形成响应接触的至少局部透明的指示腔12。指示腔12包含至少一层热敏指示材料16，该材料在受到预定阈值温度时经历可见变化。

图1B示出被安装有电池测试器装置10的标签20所包裹的电池18。电池18具有位于其一端的阳极或第一端子22以及位于另一端的阴极或第二端子(未示出)。如本领域内所公知的，可由金属来制造在电池的第一和第二端之间延伸的电池18的外壳。在许多这样的情况下，金属外壳可与阳极或阴极中的一个建立电气联系。相应地，金属外壳与阴极或阳极中的另一个电气绝缘。在这些情况下，金属电池外壳有效地用作与之电气连接的阳极或阴极中任一个的延伸。

导电层14的两端限定适于分别与电池18的第一和第二端子接触的第一和第二端子24、26。导电层14可适当地包括最好形成薄膜的诸如金属或金属合金等任何导电材料。可预先形成导电层14，然后把它附加到诸如介电材料等衬底上，衬底包括但不限于纸、塑料或布。此外，如结合图5讨论的更详细描述，导电层14可包括加到适当衬底上的一层金属化涂层或油墨。此外，可假设导电层14具有任何所需形状。然而，为了优化性能，导电层14的结构应是这样的，从而在相应于指示剂腔12的区域中，导电层的电阻至少与导电层中其余部分的电阻一样大。导电层14所产生的热量与其本身的固有电阻以及电压和电流输出继而待由测试器装置10所测试的电池(即，电池18)的强度有关。

指示材料16可以是诸如液晶混合物和热铬油墨等任何热铬材料，在电池18的电压下降到低于或尤其是超过预定电压时经历可见的变化。指示材料16可以是这样的，从而产生的可见变化作为一次性的不可逆事件。然而，可见变化最好是可逆的，以便在用户辨别时可对电池进行重复测试。可见变化可以是一种变色，诸如从有色变为无色、从无色变为有色或从一种色彩变为另一种色彩。

适当的指示材料包括热敏液晶混合物，诸如包括胆甾醇油酸酯、胆甾醇氯化物、胆固醇辛酸酯和类似化合物。适当的热铬油墨的例子包括在4,835,475号美国专利(这里通过引用而表示)中所揭示的染料、显色剂(developer)和脱敏剂。

可单独或组合使用诸如热铬油墨等指示材料。例如，可使用不同的指示材料层，从而以不同的温度来激发不同层，并可把它们设计成在不同的温度下改变不同的色彩。这种配置有利于建立特定环境温度下的定量梯度型指示剂装置或可在环境温度变化时提供可靠读数的定性指示剂装置。

也可如此制造测试器装置10，从而它表示诸如负载或无负载电压阈值等电池电量的定量量度。例如，为了想达到目的，可选择表示电池被消耗大约25％、被消耗大约50％等无负载电压阈值。此外，导电层14的剖面区域可在其相应于指示剂腔12的区域内变化。这样，在测试期间可沿导电层14产生热量梯度。继而此热量被传递到指示腔12和其中所包含的指示材料16。在这些情况下，测试器装置10或可装有测试器装置10的电池标签20最好配备经校准的指示标尺以显示被测试电池的剩余电量。此外，可把指示腔12和指示剂材料16设计成传达诸如“GOOD”或“REPLACE”等消息的电池状态的简单定量量度。

此外，可对任何电池尺寸、电压或电流需求来调节导电层14的尺寸和最终的电阻。再者，根据欧姆定律，可针对伏特、电流、剩余使用寿命、充电状态或其任意组合来校准电池测试器装置10。

在被安装到诸如电池18等电池上时，测试器装置10可与电池的第一和第二端子连续接触。这样，装置10将连续地操作，指示剂腔12将只有在电池的输出电压降到低于预定值时才经历可见变化。然而，此连续操作的缺点在于此测试器装置引起电池能源的恒定消耗。

测试器装置10最好包括至少一个开关28(如图1A和1B所示)或两个开关28(如图2A和2B所示)。至少一个开关28的益处在于测试器装置10通常被偏置在“OFF”状态。因此，只在开关28接通时才启动测试器装置，于是防止了电池的恒定耗电。参考图3A和3B能够最好地理解开关28的结构和操作。

从图3A和3B可看出，装有依据本发明的测试器装置10的电池标签20的一部分尤其是开关部分附加到电池18。图3C示出了在与本发明一致的配置中测试器装置10主要元件的分解图。集中地参考图3A、3B和3C，电池标签20最好包括介电材料制成的柔性衬底层30，这些材料诸如纸、布，最好是诸如金属化或非金属化的聚乙烯、聚酯、聚丙烯或聚氯乙烯等聚合物材料。如此选择介电材料，从而提供电池18和电池测试器的工作元件之间电和热隔绝的量度。位于电池18和柔性衬底层30之间的是粘合剂层32，它可以是任何常规的压敏或可固化的粘合剂。粘合剂层32最好是衬底层30所携带的压敏粘合剂，以便于使用常规的标签粘附设备和方法把标签20高速地置于电池18的外围上。

位于衬底层30表面与粘合剂层32相对的是导电层14。如上所述，为了把电池标签20的剖面轮廓减到最小，导电层14最好包括薄层导电材料，诸如可用常规的涂敷或印刷技术淀积到衬底层30上的金属化涂层或油墨。例如，此导电材料可以是银、镍、铁、铜、铅和类似金属或其混合物，导电材料最好分散于粘合材料中以形成导电油墨。银是较佳的材料，导电层的较佳厚度应为大约0.0001到大约0.002英寸(大约0.00254到大约0.0508mm)。

依据本较佳结构，热铬指示材料16被淀积在与衬底层30相对的导电层14表面上所需的位置。由于如此放置指示材料，所以标签20也应包括外部保护层36，最好由类似于衬底层30的薄膜材料来形成保护层36。于是，如图1A、1B、2A、2B和5所示，保护层36将包裹标签组件并限定指示材料16的密封指示腔12。为了保证在电池测试期间感觉到指示剂材料16的可见变化，保护层在相应于指示腔12的区域中至少是局部透明的。

也可以其他可接受的方式来形成指示腔12。例如，可使中间层形成两个次层，从而可把指示剂材料16淀积在一个次层上的所需位置。其后，可把次层堆叠在一起，然后加到导电层14上，从而提供任意的保护层36。

应理解，上述层表示标签20的较佳实施例，可以许多方式对标签20进行改变、重新排列或装配，以提供具有电池测试器电路的标签20。此外，可用于本发明的标签可包括附加的绝缘层、图示层、保护层和类似的层。用作不同层的适当材料是在电池标签中一般所使用的材料，包括塑料化或非塑料化的聚氯乙烯、金属薄膜、纸和类似材料，可用诸如涂敷、印刷和层迭起来等公知的方法来制备和应用这些层。此外，可以用具有接缝的独立薄片或可装入电池的可收缩管的形式来制作标签20及其在本发明范围内的任何变型。为了把标签20制备为可收缩管，在如上所述一般地形成标签后，把标签置于心轴周围，并沿纵长焊接以形成一管子。然后，把管子弄平并缠绕在管子准备使用的滚筒上。

此外，本发明的上述绝热装置、测试器装置和电池标签可使用于干电池(如上所述)或湿电池以及可重新充电和不可重新充电的电池。

把图3A和3B相比较可看出，通过按压开关28区域中的标签来启动测试器标签20。为了保证开关28的正常操作，衬底层30最好设有开口38。由于在衬底层30中存在开口38，所以在粘合剂层32中也设有与开口38对准的类似开口39，在图3C中也示出此开口。相应地，在按压开关时，与开关28相连的导电层14部分可穿过开口38和39与电池外壳接触，从而闭合测试器电路以开始测试过程。从开关28处移去压力使得开关28区域中的导电层14缩回到图3A所示的位置，从而断开开关并终止测试过程。

在设有两个开关28的图2A和2B所示的测试器装置中，必须同时按压两个开关才能执行测试过程。

图4、5和5A以放大的比例示出依据本发明构成的绝热装置的较佳实施例的特征，该装置一般由标号40来表示。可理解，明显地放大了绝热装置40和标签20其他层的尺寸，以清楚地表示本发明的结构特征。在实际的结构中，标签20在指示腔区域中的组合结构实际上是扁平的。这样，存在的测试器装置对电池标签的剖面轮廓的影响可以忽略不计，从触觉上来说，基本上不能把此测试器装置与电池标签的其余部分区分开来。如图3C和5所示，如此放置绝热装置40，从而它一般与指示腔12对准。绝热装置40可位于与导电层14相对的衬底层30的表面上。然而，如图所示，绝热装置40最好位于导电层14和衬底层30之间。可使绝热装置预先形成独立的元件，然后把它加到衬底层30或导电层14。依据较佳方法，使用标准平版印刷、凹版印刷或丝网印刷工艺，通过以不定量的可固化油墨或类似的涂敷材料来涂敷或印刷衬底层30而加上绝热装置40。

绝热装置40最好包括至少一层诸如介电油墨或与加到衬底层30的材料相类似的涂敷化合物等绝热介电基质材料41。基质材料41的较佳厚度从大约2到大约5密耳，以把可装入测试器装置10的标签的剖面轮廓减到最小。最好以不连续的布局42把绝热装置40加到衬底层30上。在图4中以长度“L”和宽度“W”所示的不连续布局42的面积尺寸应至少与指示腔12(图1A、1B、2A和2B)的尺寸一样大。使不连续布局42的面积最好稍大于指示腔12所覆盖的面积。不连续布局42超过指示腔12的周围边界，从而保证把指示腔12范围内导电层14所产生的热量与下面的电池有效地隔离开，并有利于向指示腔传递热量。

不连续的布局42可以是任何一种形状或无定形的形状。然而，不连续的布局最好限定可识别的图案，在图4中示出其示意性但非限制性的例子。在该图中，由不连续布局42所建立的图案是限定多个气囊44的一般开口的网格结构。气囊44可以是任何多边形或曲线形状，并可具有均匀或不均匀的尺寸。限定气囊44的图案不一定要产生封闭式单元结构的一个或多个气囊。即，不连续布局42可以是简单的多个基本上平行的材料行，这些行可以是限定可识别图案的直线形、曲线形、正弦形、锯齿形或类似的图案，从而以材料行为边界的各个气囊的一端或两端可以在不连续布局的周边开口。

因此，术语“不连续”在用于描述不连续布局42时，只意味着本发明的绝热装置40限定其面积边界内开口空间的实际量度。此开口空间，即一个或多个气囊44必须对绝热装置40的绝热特性提供明显的“气隙”。虽然这不一定是一个优势，但开口空间的重要程度可把绝热装置40的不连续布局42与典型的“连续”即基本上无孔的绝热装置区分开来，例如，这些无孔的绝热装置有完整的介电油墨层、完整的纸片或塑料薄膜、紧密编织的布或具有紧密结构的无纺布。

图5A是箭头5A所环绕的图5所示绝热体的进一步的放大剖面图，从图5A可能最清楚地看出，绝热装置40还包括埋入不连续布局42的基质材料41中的装置46，该装置46用于增强绝热装置的结构强度。装置46可包括任何合适的绝热材料，例如纤维性或微粒性材料，或最好是可单独使用或与其他强度增强绝缘材料(例如，上述纤维性和/或微粒性材料)结合使用的多个微球。微球46最好是中空的并且密封有绝热物质，可以是诸如惰性气体(例如，氩、氖、氦和类似的气体)或最好在密封前已被干燥的空气等气体物质。可以从诸如玻璃或塑料(诸如苯乙烯丙烯酸聚合物和类似的聚合物)等任何基本上为刚性的材料来制成微球46，可通过本领域内所公知的工艺把这些材料制成直径从0.4μm到大约50μm的极小球体。适用于本发明目的的球体包括新泽西州Parsippany市的PottersIndustries Inc.所制造的玻璃球体，该球体的平均微粒尺寸小于大约50μm，更好是小于20μm，最好小于大约10μm。

如上所述，绝热装置40可形成预定的不连续布局42，其后加到衬底层30上(图5)。此外，最好使用常规的印刷或涂敷工艺，以所需的不连续布局42把绝热装置40作为可固化的介电油墨或类似涂层加到衬底层30的适当表面。在任一种情况下，可在淀积这种材料后，把球体46加到绝热装置的基质材料上。然而，最好在淀积前把球体46与基质材料相组合以及混合，以保证在淀积时球体在基质材料上基本上均匀分布。

由于基本上为球体的形状所固有的特殊的力分布和力传输特性，所以球体46对电池在正常制造、运输、处理和使用时所碰到的碰撞和其他机械震动提供了极好的抵抗装置。

包括埋入其中的球体46的绝热装置40的厚度“T”(图5A)不必超过大约5密耳。已发现这一厚度足以调解高结构强度、特殊的绝热容量和低剖面轮廓等目的之间的矛盾。

本发明的绝热装置40很好地把气囊44、形成球体46的材料、球体中所密封的空气以及把球体结合到粘合剂中的基质材料(例如，介电油墨)的绝热特性结合了起来。

于是，由绝热装置40所提供的基本上完整的绝热特性，有效地消除了在把测试器装置装入诸如标签20等电池标签中时把电池用作散发电池测试器装置10的导电层14所产生的热量的趋势。测试器装置导电层14与电池外壳的这种本质上的绝热体使得测试器装置可快速地提供可靠的电池电量读数。即，几乎把在电池电流流过指示腔12区域中的导电层14时所产生的所有热量都传递到指示腔内所包含的热铬材料16上而不被电池作无用的耗散。继而，此现象使热敏热铬材料16达到足以在热铬材料中产生快速可见变化的阈值温度。结果，用户可在大约一秒或更短的时间内获得可靠的电池电量读数。相反，本领域内所公知的同样构成的热铬电池测试器可能需要花费几秒的时间得到有效的读数，尤其是在电池功率值较低时。

此外，由于在与本发明的绝热装置40相结合时更有效地利用了电池测试器10的导电层14所产生的热量，而且进行测试只需要更少的时间，所以在测试过程中从电池耗用较少的电流。结果，使用装有绝热装置40的热铬电池测试器标签20减少了电池能源的耗电，从而延长了电池的使用寿命。

此外，利用其较低的热传导率，本瞬时绝热装置40可与其电阻比目前在热铬电池测试器标签中所使用的导电层的电阻更大的导电层一起使用。此外，本发明的绝热装置可减少由常规材料来形成导电层所需的材料量。在任一种情况下，都可进一步减少进行可靠的电池测试所需的时间。此外，可相应地减少装有本绝热装置40的测试器装置的材料和制造成本。

本绝热装置还把这些有优势的绝热特性与球体46所固有的重要结构强度结合起来，以形成能承受安装于电池的热铬测试器标签所独有的外加力和类似机械精度的粗略结构。

参考图6，其中示出用于高速地制造依据本发明的热铬电池测试器装置10的示意性但非限制性的较佳系统。

通过在诸如衬底30等单个柔性基础衬底(如衬底30)上印刷测试器装置的所有图案和功能性层，可以“单个道(pass)”来实行测试器装置的结构，其中该衬底可以被图3C所示的保护外层36所包围或不包围。此外，如图6所示，通过在选中的两个或多个柔性衬底之一上只印刷选中的图案和/或功能性层，然后以如下所述的方式把各个衬底接合起来，可形成完整的测试器装置10。可把测试器装置的功能性元件、图案和加到每个衬底上的其他物质的组合统一地叫做“道”。如果与图6所示的本较佳系统相同，在构成测试器装置期间形成两个或多个道，则由标号来识别每个道，例如，“第一道”、“第二道”等。在多个道的结构中，一旦印刷了每个道，则把这几个道精确地相互对准并接合起来，以形成完整的测试器装置。

在区域48中示意地示出图6中所揭示的电池测试器制造和装配工艺的第一道。“第一道”是衬底36经过处理的处理道。构成第一道48的处理装置一般包括堆叠衬底定位器50、任意的电晕处理台52、至少一个热铬油墨印刷台54、任意的装饰油墨印刷台56以及至少一个导电油墨印刷台58。

在区域60中示意地示出图6中所揭示的本实施例的第二道。“第二道”是基础衬底30经过处理的处理道。构成第二道60的处理装置一般包括基础衬底定位器62、任意的电晕处理台64、任意的装饰油墨印刷台66、切口装置68、至少一个绝热体印刷台70以及粘合剂印刷台72。

在衬底30和36上进行印刷前，一般最好对衬底进行电晕处理，以提高其表面张力或“达因”值，从而增强印刷油墨对衬底的粘性。众所周知，电晕处理把高压低电流电荷加到衬底的表面。使用等离子体处理和/或本领域内所公知的其他电学、机械和化学的表面张力增强处理都可实现类似的结果。

如果衬底30和36的达因值太低，则印刷油墨将粘接得不均匀，并可能在衬底表面上形成厚度不均匀的油墨珠。然而，如果充分地提高衬底的达因值，油墨将粘接得更均匀，并且在衬底表面上具有一致的厚度。

返回图6所示本发明的两道实施例的较佳处理步骤，首先由堆叠衬底定位器50对电晕处理台52中的衬底36(其中提高了衬底36的达因值)进行定位，从而构成第一道48。然后，把衬底36定位在至少一个热铬油墨印刷台54中，把所需结构和厚度的热铬指示处理16淀积在衬底上。其后，把衬底定位在一个或多个任意的装饰油墨印刷台56中，在其中可加上装饰油墨。油墨可以是同样的或不同的色彩。最后，把衬底36定位在至少一个导电油墨印刷台58中，加上导电层14。

通过由基础衬底定位器62把基础衬底30定位在电晕处理台64中来构成第二道60，可在与第一道48同时或不同时间加工第二道。由此，把基础衬底30引入一个或多个任意的装饰油墨台66，以加上至少一层一种或多种色彩的装饰油墨。然后，把基础衬底30引入切口装置或类似的穿孔台68，以产生上述的开关开口38(图3A和3B)。

在切口后，在至少一个绝热体印刷台70处以热绝缘材料涂敷基础衬底里0，以产生绝热装置40。作为最后的处理操作，第二道60最终通过粘合剂印刷台72把一层粘合剂加到待堆叠到第一道48上的衬底30的表面。

可以同步或分离的操作来装配第一和第二道48和60。在同时印刷时，最好把第一和第二道印刷在基本上平行的照相凹版或类似印刷机上。然后，如下所述在对准堆叠器74处使所印刷的第一道48与第二道60精确对准并堆叠在一起。然后，合成的结构最好通过任意的压模切割器76，以分离各个印刷测试器装置和复绕机78。在复绕前，合成的结构最好配上一层压敏粘合剂(例如图3C的元件32)和诸如释放纸(未示出)等释放装置，以复绕和保持测试器装置并便于在随后把测试器装置装到各个电池外壳上。

当在分开印刷时，第一道48被完全印刷后置于卷筒中或适于在以后的时间内进一步处理的其他形式。然后在对准堆叠器74处把包括第一道的卷筒安装到未示出的横切单元。在第二道60印刷好并送到对准堆叠器74处后，同时展平第一道，使其与第二道精确对准并堆叠到第二道上。然后如此产生的组合结构可进到压模切割和复绕台76和78。

在两个或多道结构中，成功地装配和操作测试器装置的关键在于使各个道对准和接合在一起，从而该装置的各种功能性元件相互间有适当的电气联系，并且使图案层对准而产生所需的视觉效果。为此，最好通过对准堆叠器74处的自动和连续的自调节对准和堆叠处理而使各道对准并接合在一起。

通过适当构成以及结合使用协同操作的自动网状张力控制装置(未示出)和协同操作的自动网状对准装置(也未示出)在对准堆叠器74处的共同工作可实现依据本发明的对准堆叠，从而产生两道或多道测试器装置。示例的布局可包括新泽西州Roseland的The Bobst Group，Inc.公司所制造的型号为S-3000的网状对准控制装置和型号为S-2152的网状张力控制装置。此系统可用于在对准堆叠器处从横切单元上展开第一道48并在第二道离开压模机而把第一道48与第二道60结合时控制第一道48。此外，可在预先印刷和复绕道48、60的脱机处理中实行对准堆叠。

自动对准堆叠处理的关键在于在生产期间连续监测每个道48、60的应力特性。例如，一旦第一道48和第二道60接合后，第一道48(在堆叠期间该道一般相对道60是伸展的)上所放置的不适当应力可引起这两个道的分离或卷缩。

为了实现精确度，基本上实时控制的对准堆叠器最好还包括网状位置探测装置(未示出)，用于在第一和/或第二道48和60横过对准堆叠器时监测它们的某些物理特性。此网状探测装置最好电气连接到一适当的系统控制装置，例如微处理器(未示出)，它能在连续监测网状探测装置的同时，响应于从网状探测装置所接收到的网状位置数据来控制网状张力控制装置和网状对准控制装置的功能。网状张力控制装置和网状对准控制装置最好适用于控制第一和第二道48、60中任一个或两者的相对张力和对准。

虽然为了示意详细地描述了本发明，但应理解这些细节只是为了示意的目的，本领域内的技术人员可对这些细节作各种改变而不背离本发明的精神和范围(除了权利要求所限制的以外)。

Claims (76)

1.绝热体，其特征在于包括：

介电层：以及

与所述介电层相结合的绝热装置，用于增强所述介电层的结构强度。

2.如权利要求1所述的绝热体，其特征在于所述介电层构成限定至少一个气囊的不连续布局。

3.如权利要求2所述的绝热体，其特征在于所述不连续布局是一开口的网格结构。

4.如权利要求1所述的绝热体，其特征在于所述绝热装置包括多个球体。

5.如权利要求4所述的绝热体，其特征在于所述球体是中空的。

6.如权利要求5所述的绝热体，其特征在于所述球体包含空气。

7.如权利要求4所述的绝热体，其特征在于所述球体是用基本上为刚性的材料形成的。

8.如权利要求4所述的绝热体，其特征在于所述球体的直径不超过大约50μm。

9.如权利要求1所述的绝热体，其特征在于所述介电层包括介电油墨。

10.如权利要求1所述的绝热体，其特征在于所述介电层不超过大约5密耳厚。

11.一种电池测试器装置，其特征在于包括：

第一介电层；

靠近所述第一介电层的导电层；

与所述导电层热接触的温度敏感指示剂层；以及

绝热体，用于使所述导电层与适用于被所述电池测试器所测试的电池绝热，所述绝热体位于所述导电层附近并包括第二介电层和与所述第二介电层相结合以增强所述第二介电层的结构强度的绝热装置。

12.如权利要求11所述的电池测试器装置，其特征在于所述绝热体位于所述第一介电层和所述导电层之间。

13.如权利要求11所述的电池测试器装置，其特征在于所述第二介电层构成限定至少一个气囊的不连续布局。

14.如权利要求13所述的电池测试器装置，其特征在于所述不连续布局是一开口的网格结构。

15.如权利要求12所述的电池测试器装置，其特征在于所述绝热装置包括多个球体。

16.如权利要求15所述的电池测试器装置，其特征在于所述球体是中空的。

17.如权利要求16所述的电池测试器装置，其特征在于所述球体包含空气。

18.如权利要求15所述的电池测试器装置，其特征在于所述球体是用基本上为刚性的材料形成的。

19.如权利要求15所述的电池测试器装置，其特征在于所述球体的直径不超过大约50μm。

20.如权利要求11所述的电池测试器装置，其特征在于所述第二介电层包括介电油墨。

21.如权利要求11所述的电池测试器装置，其特征在于所述介电层不超过大约5密耳厚。

22.一种包括权利要求11所述的电池测试器装置的标签。

23.一种具有标签的电池，所述标签具有集成的电池测试器装置，其特征在于所述电池测试器装置包括：

第一介电层；

靠近所述第一介电层的导电层；

与所述导电层热接触的温度敏感指示剂层；以及

绝热体，用于使所述导电层与适用于被所述电池测试器所测试的电池绝热，所述绝热体位于所述导电层附近并包括第二介电层和与所述第二介电层相结合以增强所述第二介电层的结构强度的绝热装置。

24.如权利要求23所述的电池，其特征在于所述第二介电层构成限定至少一个气囊的不连续布局。

25.如权利要求24所述的电池，其特征在于所述不连续布局是一开口的网格结构。

26.如权利要求23所述的电池，其特征在于所述绝热装置包括多个球体。

27.如权利要求26所述的电池，其特征在于所述球体是中空的。

28.如权利要求27所述的电池，其特征在于所述球体包含空气。

29.如权利要求26所述的电池，其特征在于所述球体是用基本上为刚性的材料形成的。

30.如权利要求26所述的电池，其特征在于所述球体的直径不超过大约50μm。

31.如权利要求23所述的电池，其特征在于所述第二介电层包括介电油墨。

32.如权利要求23所述的电池，其特征在于所述第二介电层不超过大约5密耳厚。

33.一种制造绝热体的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(a)选择介电材料；以及

(b)把所述介电材料与绝热装置相结合，以增强所述介电材料的结构强度。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于还包括在限定至少一个气囊的不连续布局的衬底上淀积所述绝热体的步骤。

35.如权利要求34所述的方法，其特征在于所述不连续布局是一开口的网格结构。

36.如权利要求33所述的方法，其特征在于所述绝热装置包括多个球体。

37.如权利要求36所述的方法，其特征在于所述球体是中空的。

38.如权利要求37所述的方法，其特征在于所述球体包含空气。

39.如权利要求36所述的方法，其特征在于所述球体是用基本上为刚性的材料形成的。

40.如权利要求36所述的方法，其特征在于所述球体的直径不超过大约50μm。

41.如权利要求33所述的方法，其特征在于所述介电材料包括介电油墨。

42.如权利要求34所述的方法，其特征在于所述不连续布局不超过大约5密耳厚。

43.一种制备电池测试器装置的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(a)提供第一介电层；

(b)把导电层置于所述第一介电层附近；

(c)使所述导电层与温度敏感指示剂层热接触；以及

(d)靠近所述导电层放置绝热体，用于使所述导电层与适用于被所述电池测试器装置所测试的电池绝热，所述绝热体包括第二介电层和与所述第二介电层相结合以增强所述第二介电层的结构强度的绝热装置。

44.如权利要求43所述的方法，其特征在于步骤(d)包括把所述绝热体置于所述第一介电层与所述导电层之间。

45.如权利要求44所述的方法，其特征在于还包括把所述第二介电层构成限定至少一个气囊的不连续布局。

46.如权利要求45所述的方法，其特征在于还包括把所述第二介电层构成一开口的网格结构。

47.如权利要求43所述的方法，其特征在于所述绝热装置包括多个球体。

48.如权利要求47所述的方法，其特征在于所述球体是中空的。

49.如权利要求48所述的方法，其特征在于所述球体包含空气。

50.如权利要求47所述的方法，其特征在于所述球体是用基本上为刚性的材料形成的。

51.如权利要求47所述的方法，其特征在于所述球体的直径不超过大约50μm。

52.如权利要求43所述的方法，其特征在于所述第二介电层包括介电油墨。

53.如权利要求43所述的方法，其特征在于所述第二介电层不超过大约5密耳厚。

54.一种装配具有标签的电池的方法，所述标签具有集成的电池测试器装置，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(a)选择一电池；以及

(b)把具有集成的电池测试器装置的标签加到所述电池上，所述测试器装置包括：

第一介电层；

靠近所述第一介电层的导电层；

与所述导电层热接触的温度敏感指示剂层；以及

绝热体，用于使所述导电层与所述电池绝热，所述绝热体位于所述导电层附近并包括第二介电层和埋入所述第二介电层以增强所述第二介电层的结构强度的绝热装置。

55.如权利要求54所述的方法，其特征在于所述第二介电层构成限定至少一个气囊的不连续布局。

56.如权利要求55所述的方法，其特征在于所述不连续布局是一开口的网格结构。

57.如权利要求54所述的方法，其特征在于所述绝热装置包括多个球体。

58.如权利要求57所述的方法，其特征在于所述球体是中空的。

59.如权利要求58所述的方法，其特征在于所述球体包含空气。

60.如权利要求57所述的方法，其特征在于所述球体是用基本上为刚性的材料形成的。

61.如权利要求57所述的方法，其特征在于所述球体的直径不超过大约50μm。

62.如权利要求54所述的方法，其特征在于所述第二介电层包括介电油墨。

63.如权利要求54所述的方法，其特征在于所述第二介电层不超过大约5密耳厚。

64.一种制造电子装置的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(a)以第一可印刷的油墨印刷第一衬底的表面，以产生电子装置的第一元件；

(b)以第二可印刷的油墨印刷第二衬底的表面，以产生电子装置的第二元件；以及

(c)以面对面关系把所述第一和第二衬底的所述印刷表面结合起来，从而所述第一和第二元件产生功能性的电子装置。

65.如权利要求64所述的方法，其特征在于用柔性材料来制造所述第一和第二衬底。

66.如权利要求64所述的方法，其特征在于所述电子装置是热铬电池测试器装置。

67.如权利要求64所述的方法，其特征在于还包括以高速压印机来进行印刷步骤(a)和印刷步骤(b)。

68.如权利要求67所述的方法，其特征在于所述高速压印机是照相凹版印刷机。

69.如权利要求64所述的方法，其特征在于步骤(c)包括使所述第一和第二衬底同步通过堆叠设备，基本上连续地监测所述第一和第二衬底中至少一个衬底的至少一个特性，响应于所述监测使所述第一和第二衬底中的一个与所述第一和第二衬底中的另一个对准，以及把所述第一和第二衬底组成所需的对准。

70.用于制造电子装置的设备，其特征在于所述设备包括：

以第一可印刷的油墨印刷第一衬底的表面以产生电子装置的第一元件的装置；

以第二可印刷的油墨印刷第二衬底的表面以产生电子装置的第二元件的装置；以及

以面对面关系把所述第一和第二衬底的所述印刷表面结合起来从而由所述第一和第二元件产生功能性电子装置的装置。

71.如权利要求70所述的设备，其特征在于用柔性材料来制造所述第一和第二衬底。

72.如权利要求70所述的设备，其特征在于所述电子装置是热铬电池测试器装置。

73.如权利要求70所述的设备，其特征在于用于印刷第一衬底的所述装置和用于印刷第二衬底的所述装置包括高速压印机的印刷台。

74.如权利要求73所述的设备，其特征在于所述高速压印机是照相凹版印刷机。

75.如权利要求70所述的设备，其特征在于把所述印刷表面结合起来的所述装置包括用于把所述第一和第二衬底堆叠起来的装置。

76.如权利要求75所述的设备，其特征在于所述堆叠装置包括在所述第一和第二衬底通过堆叠设备时基本上连续地监测所述第一和第二衬底中至少一个衬底的至少一个特性的装置，响应于所述监测使所述第一和第二衬底中的一个衬底与所述第一和第二衬底中的另一个衬底对准的装置，以及把所述第一和第二衬底组成所需的对准的装置。

Images